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Wicklungen auf einem Kern, einer Spule oder einem Dorn

Magnetbauteile bestehen aus einem Draht oder einer Folie, die auf einen Kern, eine Spule oder (bei eisenkernlosen Induktivitäten) einen Dorn aufgewickelt wird, und werden als isolierte oder nicht isolierte Bauteile angeboten. Für die Großserienfertigung sehr einfacher Bauteile ist auch eine Automation möglich, bei der Mehrzahl der Transformatoren und Induktivitäten ist die Fertigung jedoch recht arbeitsaufwändig.

NF-Magnetbauteile mit Kern aus Blechpaketen

Bei Niederfrequenz-Magnetbauteilen werden üblicherweise Eisen- oder Stahlblechpakete als Kernmaterial verwendet. Diese können eine E- oder I-Form haben und sind um Spule und Wicklung herum versetzt angeordnet. Alternativ kann auch ein Ringkern verwendet werden, bei dem kornorientiertes Siliziumeisen in eine runde Form gewickelt wird. Draht und Isolation werden dann um den Kern herum gewickelt. Dieser Prozess ist zeitaufwändiger, aber aufgrund der Form des Kerns haben diese Trafotypen ein sehr geringes magnetisches Streufeld und einen höheren Wirkungsgrad, was zu einer insgesamt geringeren Größe führt.

Ferritkerne für HF-Magnetbauteile

Hochfrequenz-Magnetbauteile haben normalerweise einen Ferritkern oder einen Kern aus pulverförmigem Material, der unterschiedliche Formen haben kann. Einer komplexeren Bauform und Ausführung der Transformatoren stehen die Anwendung von Standards, Größe, Impedanz sowie Luft- und Kriechstrecken gegenüber. Üblicherweise sind die Induktivitäten umso kleiner, je höher die Nennfrequenz ist. Um dieses Problem zu überwinden, wird mehradriges Kabel verwendet, oder Folie, die mit Band isoliert werden muss.

In manchen Fällen wird die Primärwicklung auf zwei getrennte Wicklungen aufgeteilt und die Sekundärwicklung sandwichartig dazwischen angeordnet, um die magnetische Kopplung zu verbessern. Häufig wird dreifach isolierter Draht (TIW) verwendet, um ein besseres Verhalten bei Isolationsfestigkeitsprüfungen zu gewährleisten.

Ohne Handarbeit geht nichts

Zwar wird das Aufwickeln des Draht auf eine Spule von Maschinen übernommen, aber das Einfügen von Isolierband zwischen den Wicklungen, das Entfernen der Drahtbeschichtung zur Herstellung der Anschlüsse, das Anbringen von Hülsen an den losen Drähten zum Schutz der Integrität eventuell vorhandener Sicherheitsbarrieren und die Montage der Kerne erfolgen weiterhin manuell.

Die richtige Ausrüstung zur Sicherheitszertifizierung

Je nach Anwendung kann für Transformatoren und Induktivitäten eine Sicherheitszertifizierung erforderlich sein. Unabhängige Prüforganisationen wie VDE, CENELEC, UL und CSA überprüfen in diesem Fall die Konstruktion und führen elektrische Prüfungen durch. Es ist wichtig, über die richtige Ausstattung für die Durchführung von Prozessabnahmeprüfungen zu verfügen und den realen Betrieb der Transformatoren zu simulieren, um sicherzustellen, dass das Bauteil im Normalbetrieb oder bei einem Kurzschluss der Wicklungen nicht überhitzt. Typprüfungen (z.B. thermische oder Überspannungstests) müssen mit dem Endabnehmer vereinbart werden.

Die Wahl der Isolationsklasse B, F oder H wird durch die Umgebungs- und Betriebstemperatur des Bauteils bestimmt; typische Nenntemperaturen sind 130 ºC (B), 155 ºC (F) und 180 ºC (H). Auslegungsstandards für Transformatoren beinhalten immer einen „Sicherheitsfaktor“, d.h. bei der Auslegung eines Transformators in der Temperaturklasse H darf die Temperatur in der Wicklung maximal 125 ºC betragen. Der Grund hierfür ist, dass für die Auslegung in der Klasse H in den Vorschriften immer eine Umgebungstemperatur von 40 ºC zuzüglich eines Sicherheitsrahmens von 15 ºC zugrunde gelegt wird.

Was man bei der Auswahl eines Lieferanten beachten sollte

Bei der Auswahl eines Lieferanten sollte man sich für einen Partner entscheiden, der über umfassende Erfahrung verfügt, der technische Unterstützung anbietet, individuelle Änderungen durchführen kann und der die Möglichkeit eines Rapid-Prototyping bietet. Components Bureau verfügt mit seiner Precision-Baureihe über umfangreiche Ressourcen, um Kunden bei der Konzeption und Entwicklung ihres nächsten gewickelten Bauteils zu unterstützen – und zwar bei einer Musterlieferung innerhalb von 14 Tagen und Lieferzeiten von nur drei Wochen ab Werk.

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* Ruggero Ravazzinni ist Leiter des Bereichs Gewickelte Bauteile bei Components Bureau in Huntingdon, UK.

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